Die Geschichte der US-amerikanischen Smart Factory von Schneider Electric 

Was genau ist eine Smart Factory? Rudimentäre Definitionen betonen in der Regel die Nutzung digitaler Technologien und Konnektivität in einer intelligenten Fabrik. Anspruchsvollere Beschreibungen zeichnen ein klareres Bild, wie das von Deloitte, das eine Smart Factory als „ein flexibles System“ beschreibt, das „sich selbst optimieren“, „sich selbst anpassen“ und „in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit aus neuen Bedingungen lernen kann. und komplette Produktionsprozesse selbstständig ablaufen lassen.“ Das heißt, eine intelligente Fabrik nutzt eine Feedback-Schleife, um ihren Betrieb auf breiter Basis selbst zu optimieren.

Schneider Electric gab kürzlich bekannt, dass das Unternehmen die „erste Smart Factory in den USA“ vorgestellt hat. Dies führte zu 90 % Eliminierung des Papierkrams und reduzierte die durchschnittliche Reparaturzeit um 20 %.

Die Anlage mit Sitz in Lexington, Kentucky, ist seit 1958 in Betrieb, als das Unternehmen Square D sie eröffnete. Schneider Electric erwarb Square D im Jahr 1991. Seitdem hat Schneider das Werk kontinuierlich modernisiert und in diesem Jahr den Grundstein für das Branding der Smart Factory gelegt. Das Werk fertigt Lastzentren und Sicherheitsschalter. Der Herstellungsprozess umfasst Pressen, Nieten, Schweißen, Lackieren, Montage und Qualitätsprüfung.

Luke Durcan, Director EcoStruxure bei Schneider Electric, weist schnell auf die Herausforderung hin, auf einen bestimmten Zeitpunkt hinzuweisen, zu dem das Werk in Lexington seinen Smart-Status erlangt hat. Die Aussicht auf den Bau einer Smart Factory sei „immer ein Fortschritt im Laufe der Zeit“, sagte er. „Es ist kein einmaliger Deal.“

Tatsächlich reichen die Wurzeln der Smart Factory Jahrzehnte zurück, noch vor der weit verbreiteten Verwendung des Begriffs. Der Prozess der Integration verschiedener Technologien und ihrer Zusammenfassung unter einem Dach hat sich in jüngerer Zeit als Priorität herauskristallisiert. „Sie stellen es unter das Banner der Smart Factory und plötzlich sind die Leute ein bisschen mehr interessiert“, sagte Durcan. „Und wenn es sexy aussieht, ist es einfacher, die interne Investition zu bekommen, damit es funktioniert.“

Zu den relevanten Initiativen in der Smart Factory-Geschichte von Lexington gehört eine Investition in eine Software für die Materialbedarfsplanung (MRP) nach der Übernahme des Werks Square D durch Schneider im Jahr 1991. Dies führte später zu einem ERP-Rollout (Enterprise Resource Planning).

Frühe Bemühungen, die Automatisierung im gesamten Werk auszuweiten, steigerten die Produktivität von Drehmaschinen, Pressen und Bearbeitungszentren. Diese Investition in die Automatisierung isolierter Maschinen, die PwC als „Industrie 3.0“-Initiative bezeichnet, kann ein Sprungbrett für Industrie-4.0-Initiativen sein, die oft auf werksweite Produktivitätssteigerungen durch Digitalisierung und Datenintegration ausgerichtet sind.

In den 1990er Jahren haben sich die Manager des Werks in Lexington „den schlanken ‚Bug‘ eingefangen“, genauso wie ihre Kollegen, die für Unternehmen auf der ganzen Welt arbeiten.

Die Lean-Philosophie mit ihrem Schwerpunkt auf der Reduzierung von Verschwendung und der Optimierung der Arbeitsabläufe und Prozesse der Mitarbeiter hat weiterhin Priorität. „Das ist kein Technologiestück. Hier geht es um Menschen und Prozesse. Hier geht es um die Investition in eine Leistungsfähigkeit und einen schlanken Fluss sowie ein Kanban-Management durch die Anlage“, sagte Durcan.

In Bezug auf seinen schlanken Fokus ist das Werk in Lexington eine Art Mikrokosmos für Schneider Electrics Verabschiedung der Lean Manufacturing-Philosophie im Allgemeinen.

Ein Beispiel für eine von Lean inspirierte Abfallreduzierung ist der Einsatz des EcoStruxure Resource Advisor- und Power Monitoring Expert-Tools von Schneider, der eine Reduzierung des jährlichen Energieverbrauchs um 3,5 % sowie eine Reduzierung der regionalen Einsparungen um 6,6 Millionen US-Dollar seit 2012 ermöglicht. 

Vor etwa einem Jahrzehnt investierten die Manager des Werks in Lexington in ein Power-and-Free-Fördersystem innerhalb des Werks. Das Power-and-Free-System hat eine obere und untere Schiene. Das Oberleitungsgleis wird als „Powergleis“ bezeichnet, während das untere als „freies“ Gleis bezeichnet wird. Die Länge der gesamten Strecke beträgt mehr als eine Meile.

Diese Investition in die Automatisierung der Materialhandhabung in der Anlage ging vor dem Popularitätsschub von Schlagworten wie Industrie 4.0 oder IoT zurück. Gleiches gilt für eine Investition in ein Manufacturing Execution System (MES) in den 2000er Jahren, die den Fortschritt bei der materialflussbasierten Datenintegration vorangetrieben hat.

„Während wir heute schnell vorspulen, haben wir einige wichtige Initiativen ergriffen, um all die verschiedenen Daten zusammenzuführen“, sagte Durcan. Das bedeutet, dass Daten aus dem MES, ERP und anderen diskreten Systemen der Anlage synthetisiert werden, die sich in der Anlage befinden. Die Einrichtung verwendet beispielsweise die Maximo-Software von IBM für das Wartungsmanagement und prozessbezogene Angelegenheiten. „Maximo hält einen Großteil unseres Dokumentationsprozesses für Wartungsreparaturen fest. SAP hält dieses Asset-Modell, das wir in der gesamten Anlage haben“, sagte Durcan. Die Anlage verwendet die Wonderware-Datenintegrationsplattform, um alle Arten von anlagenbezogenen Daten zu visualisieren. "Wir haben diese zahlreichen Investitionen und Entscheidungen, die wir im Laufe der Zeit getroffen haben", sagte Durcan. „Aber wir verwenden eine zentralisierte OT-, Betriebstechnologie-Datenintegrationsschicht, um alles zusammenzuführen.“

Auf die Frage, in welcher Beziehung Wondware zur Ecostruxure-Plattform von Schneider steht, erklärt Durcan, dass ein Unternehmen mit Sitz in Großbritannien, Aveva, das die Software verwaltet, eine mehrheitliche Tochtergesellschaft von Schneider ist. „Wenn ich über EcoStruxure spreche, spreche ich davon, dass Wonderware Teil der EcoStruxure-Lösung ist“, sagte Durcan. „Es ist eine separate juristische Person von Schneider, aber für unsere Kunden ist es Teil des Ecosruxure.“

Der Einsatz der Aveva Insight Data Software und deren Datenintegration führte laut einer Pressemitteilung zu einer Reduzierung der Ausfallzeiten kritischer Prozesse um 5 %.

Die Einrichtung in Lexington verwendet ein Anlagenmodell mit hierarchischen Beziehungen verschiedener Objekte, um ein Maß für die Gesamtanlageneffektivität in der Einrichtung bereitzustellen. „Wenn Sie die hierarchische Lösung in SAP implementieren, können Sie diese als Asset-Modell-Framework verwenden, das Sie dann extrahieren oder in andere Systeme projizieren können“, sagte Durcan. „SAP ist das Eckpfeiler-Asset-Modell. Wenn ich wissen möchte, was das Modell in Maximo ist, kann ich es aus SAP ziehen. Wenn ich wissen möchte, was es in Wonderware ist, ziehe ich es aus SAP. Auch hier ist es ein Konzept mit einer einzigen Quelle der Wahrheit, ein konsistentes Asset-Modell im gesamten Unternehmen zu schaffen.“

Die Einrichtung in Lexington hat Durcan auch zu einem Fan der Augmented-Reality-Technologie gemacht, die er vor einigen Jahren skeptisch betrachtete. „Als ich vor vier oder fünf Jahren zum ersten Mal auf AR stieß, dachte ich:‚Ja, es ist irgendwie schick, es ist ein Hingucker. Aber es wird nicht wirklich etwas bewirken.’“ 

Ein Schneider-Produkt namens Augmented Operator Advisor im Einsatz in der Anlage in Lexington half ihm dabei, ihn zu überzeugen. „Wir haben es vor zwei Jahren in Lexington implementiert und es ist wirklich cool“, sagte er. "Ich bin ein Konvertit."

Ein Arbeiter, der das System verwendet, kann bis zu einer von 16 Maschinen in der Anlage gehen, die derzeit über Augmented-Reality-Funktionen verfügt, und Live-Betriebsdaten sehen. Der Mitarbeiter muss lediglich einen QR-Code mit einem Smartphone oder Tablet scannen. „Sie erhalten einen Live-Feed von den SPSen zum Smartphone oder Tablet“, sagte Durcan. „Sie wissen, wie der Status ist, ob er läuft, ob Fehler, Alarme oder Sicherheitsprobleme vorliegen. Aus elektrischer Sicht können Sie sehen, ob dort ein elektrisches Problem vorliegt. Sie können in das Panel hineinschauen.“ Insgesamt hat die AR-Technologie die Reparaturzeit einer defekten Maschine um schätzungsweise 20 % verkürzt.

Die AR-Technologie steigert nicht nur die Produktivität einzelner Maschinen, sondern im gesamten Werk. „Diese Workflow-Tools in der Augmented-Reality-Umgebung ermöglichen es uns, Informationen über die Maschinenleistung vom Wartungstechniker zu sammeln, um zu sagen:‚Okay, wir haben diese Daten gesehen. Wir glauben, dass dies passiert ist.‘“ Das heißt, der Arbeiter kann aus einer Dropdown-Liste wählen und melden, wenn ein Lager ausfällt, ein Schmier- oder Dichtungsproblem vorliegt oder ein Motor durchgebrannt ist. Vergleichen Sie dies damit, dass Sie den Arbeiter nachträglich bitten, über Maschinenprobleme zu berichten. „Während Sie [diese Berichterstattung] in Echtzeit mit einem coolen Tool machen, das diese Jungs und Mädchen anstupst, macht es es viel mächtiger“, sagte Durcan. Der AR-gesteuerte Prozess hilft dabei, analytische Modelle und letztendlich Maschinen zu trainieren, damit sie im Laufe der Zeit besser laufen.

„Dies ist die Aufnahme von Kontext im industriellen Maßstab“, sagte Durcan. Wenn Sie das tun, bewegen wir uns wirklich zu intelligenten Fabriken. So kommt man wirklich an einen Punkt, an dem wir Algorithmen trainieren, um wirklich intelligent zu sein.“